端拾器吸盤負載設計

王軍領，仲太生，周智偉，詹俊勇，羅素萍

（揚力集團股份有限公司 項目科，江蘇 揚州 225127）

1 材料

1.1 材料參數

自動化生產線需要的材料型號和尺寸規格重量，如表1[2]所示。

表1 材料型號和尺寸規格重量

2 端拾器工況

2.1 真空吸盤水平放置、垂直移動

根據經驗和設計手冊，可得真空吸盤吸取水平放置、垂直移動的工件時，所需要的理論最大吸力FTH如式（1），其中受力分解圖如圖1[3-4]。

圖1 水平放置、垂直移動

式中：m——質量，kg；

g——重力加速度，此處取10m/s2；

a——提升系統的加速度，此處根據常用速度經驗取5m/s2；

s——安全系數如表2，此處根據材料性質取1.5。

2.2 真空吸盤水平放置、水平移動

表2 安全系數

根據經驗和設計手冊，可得真空吸盤吸取水平放置、垂直移動的工件時，所需要的理論最大吸力FTH如式（2），其中受力分解圖如圖2。

針對理論扎實但是操作不熟練的護生，實際操作時應該由帶教老師示范并隨機提問，操作結束后進行操作流程回顧與系統總結，之后在帶教老師幫助下由護生單獨進行操作。而對于理論較差的護生，暫時不讓其進行護理操作，而是給其布置課后作業，將操作流程熟記于心，之后視情況而輔助其進行護理操作，在放手不放眼中提升護生技能。

圖2 水平放置、水平移動

式中：Fa——加速力，Fa＝m×a；

m——質量，kg；

g——重力加速度，此處取10m/s2；

a——提升系統的加速度，此處根據常用速度經驗取5m/s2；

s——安全系數，此處根據材料性質取1.5；

μ——摩擦系數如表3，給定的摩擦系數為平均值，對每種工件必須事先測定，因工藝需要拉伸，所以表面是油性表面，取值0.1[5]。

表3 材料摩擦系數

2.3 真空吸盤垂直放置，并垂直移動

根據經驗和設計手冊，可得真空吸盤吸取水平放置、垂直移動的工件時，所需要的理論最大吸力FTH如式（3），其中受力分解圖如圖3。

圖3 豎直放置、豎直移動

式中：FTH——理論上最大吸力；

m——質量，kg；

g——重力加速度，此處取10m/s2；

a——提升系統的加速度，此處根據常用速度經驗取5m/s2；

s——安全系數，此處根據材料性質取1.5；

μ——摩擦系數如表，給定的摩擦系數為平均值，對每種工件必須事先測定，因工藝需要拉伸，所以表面是油性表面，取值0.1。

2.4 吸盤規格和數量計算

式中：A——吸盤面積，平板一般選用直徑40mm；

P——真空度根據真空發生器型號取-92bar；

F——吸盤滿足移動所需的力；

n——吸盤數量。

根據料片尺寸800×1500的區域和面積，建議8～12個吸盤，如果超過16個吸盤，必須選用大一型號的吸盤直徑[6]。

表4 吸盤直徑和數量

不同工況需要的吸盤直徑和數量如表4，根據提升系統的加速度為5m/s2時，工件最大吸力為1687.5N，工件數量為15個，如果放慢端拾器移動翻轉速度，忽略提升系統的加速度為0m/s2時，工件最大吸力為1125N，工件數量為10個。所以根據工件和端拾器結構設計，全場布局吸盤數量設定10～15個為宜[7]。

3 結語

根據料片材料規格和重量，繪制推導出受力分解圖，再根據機械手端拾器三種運動工況，推導計算出料片移動和翻轉時吸盤所需要的最大吸力；最后根據料片規格和端拾器結構推導出所需要的吸盤規格和數量。為端拾器設計提供一種理論方法和公式，推動整個行業端拾器設計技術的發展。

[1] 郭修安，陳 晨，王軍領，等.坡口軌跡控制[J].機械工程與自動化，2016，（6）：201-202，205.

[2] 王軍領，詹俊勇，仲太生，等.靜電地板耦合強度及成形分析[J].鍛壓裝備與制造技術，2016，51（5）：71-73.

[3] 金 魏，王軍領，仲太生，等.模架推拉力矩及功率計算[J].鍛壓裝備與制造技術，2017，52（2）：48-49.

[4] 仲太生，王軍領，金 魏，等.換模小車驅動力矩及功率計算[J].鍛壓裝備與制造技術，2017，52（1）：42-43.

[5] 王軍領，詹俊勇，仲太生.傳動間隙對高速壓力機下死點重復精度影響分析與測試[J].鍛壓裝備與制造技術，2013，48（3）：19-22.

[6] 王軍領，詹俊勇，仲太生，等.組合式大型壓力機橫梁強度剛度分析[J]. 鍛壓裝備與制造技術，2014，49（6）：26-29.

[7] 李運堂，沈傳康，趙靜一，等.用于靜壓氣體軸承性能檢測的真空系統設計[J].科技通報，2017，（1）：93-96.